一种生产生物原油的工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种从生物质生产生物原油的工艺。该工艺在250℃至400℃温度，70bar至225bar压力，存在催化剂的条件下，水热液化生物质以获得含有生物原油的产物混合物。冷却该含有生物原油的产物混合物以获得冷却后的混合物；然后从冷却后的混合物分离油，获得生物原油和含有催化剂的残留物。生物原油的碳含量在60wt％至85wt％之间。

A process for producing bio-crude oil

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种生产生物原油的工艺
本专利技术涉及一种生产生物原油(CBO)的工艺。定义本专利技术中使用的下列单词和短语通常具有如下规定的含义，除非在使用它们的上下文中另有说明。生物质本专利技术中的生物质一词指有机垃圾(包括藻类物质)、都市垃圾、木材、农作物或废料、市政垃圾等可以用作燃料或能源来源的材料。生物原油本专利技术中使用的生物原油一词指从生物质得出的油或生物燃料，可以用于代替石油燃料。均相催化剂本专利技术中使用的均相催化剂一词指与反应物或反应介质同处一相的催化剂。
技术介绍
经济发展需要能源，而这一能源需求在历史上导致了环境污染的增加。虽然“环境”和“能源”一直处于竞争态势，但未来需要环保和能源可持续性并举。因此，人们一直投入大量精力，研究用可再生能源技术(如生物质燃料)取代大部分化石燃料。作为可再生能源，生物质可以直接通过燃烧用于产生热量，或者间接转化为其他形态的生物燃料。生物燃料来自于生物质，用于替代化石燃料。可以采用多种不同方法将生物质转化额外生物燃料，通常分为热、化学和生物化学方法。藻类是一种重要的可再生生物质，具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短等优点，对于大批量培育简单而经济。酿酒厂的酒糟水、都市垃圾、木材、农作物或废料、市政垃圾、酿酒厂废料、工业废料等的处置是现代的一个重要环境问题。但是，这些废料含有数量可观的可以有效转化为生物燃料的生物质，因此是重要的生物燃料来源。水热液化(HTL)技术将水分含量高的废生物质转化为能量密集的“生物原油”(CBO)，后者可以用于直接燃烧或提炼获得运输级燃料。HTL也称为水热解，可以将生物废料或生物质等复杂有机材料还原为生物原油和其他化学品。开发藻类、酿酒厂酒糟水或工业废料等生物质在存在高活性催化剂条件下的水热转化，将能够提高自力更生能力，减少对石油原油的依赖。开发出使用更廉价市售催化剂/化学品的上述转化工艺后，可以生产与精炼厂工艺使用的石油原油相容的CBO。水热液化(HTL)技术对生物质加热加压，其优势在于可以在生物质仍处于潮湿状态下，高效转化脂质和其他有机成分。HTL过程中，水分含量高的生物质受到高温高压作用，分解化学组成并重新形成生物原油。生物原油中的脂质可以通过溶剂萃取或物理萃取方法提取。但此类技术无法完全萃取脂质。要使生物质成为经济可行的生物原油替代生产方法，需要最大程度提高所有成分(不仅仅是脂质)带来的收益。需要一种能够处理全部生物质以生产液体能源载体的高温高压热化学转化技术。因此，需要开发一种将生物质转化为生物原油(CBO)的工艺。专利技术目的本专利技术的一些目的如下，并通过以下至少一种具体实施方式满足。本专利技术的一个目的是改善现有技术的一个或多个问题或至少提供一种有用的选择方案。本专利技术的一个目的是提供一种生物原油生产工艺。本专利技术的另一个目的是提供一种简单、高能效、节约时间并且高产率的生物原油生产工艺。本专利技术的另一个目的是提供一种能够生产具有相对高碳含量的生物原油的工艺。本专利技术的其他目的和优势在以下描述中更加明显，但不限制本专利技术的范围。
技术实现思路
本专利技术提供一种从生物质生产生物原油的工艺。工艺包括制备一种生物质含水浆液，含水浆液中的生物质浓度在5wt％到35wt％之间。建议含水浆液中的生物质浓度在8wt％到16wt％之间，最好为10wt％。按照本专利技术的一个具体实施方式，通过将生物质与水混合，制备生物质含水浆液。按照本专利技术的另一个具体实施方式，通过已知方法去除多余水分来制备生物质的含水浆液，从而获得生物质浓度在8wt％到16wt％(最好10wt％)的浆液。可以从藻类生物质、酿酒厂酒糟水、都市垃圾、木材、农作物或废料、市政垃圾、酿酒厂废料、工业废料组成的组中选择生物质。此外，可以从红藻、绿藻、褐藻、金藻、隐藻、甲藻、黄藻、灰藻、螺旋藻、微拟球藻、小球藻、蓝藻、裸藻、微胞藻、项圈藻、胶网藻、节球藻、颤藻、水绵、网藻、轮藻、丽藻、鞘藻、席藻和丝状藻组成的组中选择藻类生物质。将预先确定量的催化剂加入生物质浆液，形成反应混合物。在本专利技术的一个具体实施方式中，催化剂可以是一种均相催化剂。按照本专利技术，催化剂可以是这样的化学物，以铵作为阳离子，阴离子从卤化物、乙酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、磺酸盐、油酸酯和草酸盐组成的组中选择。预先确定的催化剂量为生物质总重量的5wt％到15wt％。建议预先确定的催化剂量为生物质总重量的10wt％。此外，生物质浆液可以进行水热液化，即在250℃至400℃温度，70bar至225bar压力，惰性大气下，加热反应混合物10至90分钟，获得含有生物原油的产物混合物。然后冷却含有生物原油的产物混合物，获得冷却后的混合物。从冷却后的混合物分离油，获得生物原油和含有催化剂的残留物。生物原油的产率在30wt％至78wt％之间。本专利技术的工艺还包含还原催化剂并再循环至形成反应混合物工艺步骤的额外步骤。本专利技术工艺制备的生物原油的特点是碳含量在60wt％至85wt％之间。详细说明燃料价格的上涨受到多个因素的推动，包括易开采的石油和天然气储存量耗尽，新兴经济体的发展，政治不稳定，以及亟待解决的环境问题。能源价格上涨最终将需要大规模重建，或者用可再生能源(如生物质燃料)代替部分化石燃料。此类可再生能源造成的环境影响远低于现有不可再生能源。藻类、古细菌、细菌和真菌(包括丝状真菌、霉菌和酵母)等微生物含有的甘油三酸酯可占其总干物质成分最多80％。但是，适合作为燃料生产前体的微生物生物质油在市面上非常稀少。这主要是因为缺乏从微生物生物质提供高质量油的高效经济方法导致的。藻类生物质、酿酒厂酒糟水、都市垃圾或工业垃圾等生物质是有希望的生产CBO的原料。在正常条件下，可以通过溶剂萃取或物理萃取方法提取脂质，但工艺无法萃取生物质的所有有机成分。要使生物质成为经济可行的生物原油替代生产方法，需要最大程度提高所有成分(不仅仅是脂质)带来的收益。在此条件下，水热液化(HTL)看起来是一种有前景的热化学转化技术，处理全部生物质以生产液体能源载体，生物原油(CBO)。相比其他技术更高的初级产物值和更低的能源要求，使得HTL成为非常有前途(即使不是最有希望的)生物质转化技术。本专利技术设计一种从生物质生产生物原油的工艺。工艺描述如下。在第一步中，制备生物质的含水浆液，含水浆液中的生物质浓度在5％至35％之间。建议含水浆液中的生物质浓度在8wt％到16wt％之间，最好为10wt％。按照本专利技术的一个具体实施方式，将预先确定量的生物质与预先确定量的水混合，制备生物质的含水浆液。按照本专利技术的另一个具体实施方式，通过已知方法去除多余水分来制备生物质的含水浆液，从而获得生物质浓度在8wt％到16wt％(最好10wt％)的浆液。按照本专利技术的具体实施方式，从藻类生物质、酿酒厂酒糟水、都市垃圾、木材、农作物或废料、市政垃圾、酿酒厂废料和工业废料组成的组中选择生物质。按照本专利技术的一个典型具体实施方式，生物质为藻类生物质。按照本专利技术的具体实施方式，从(包括但不局限于)红藻、绿藻、褐藻、金藻、隐藻、甲藻、黄藻、灰藻、螺旋藻、微拟球藻、小球藻、蓝藻、裸藻、微胞藻、项圈藻、胶网藻、节球藻、颤藻、水绵、网藻、轮藻、丽藻、鞘藻、席藻和丝状藻组成的组中选择藻类生物质。按照本专利技术的另一个典型具体实施方式，生物质为酿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从生物质生产生物原油的工艺，该工艺包括：a.制备生物质的含水浆液；b.将预先确定量的至少一种催化剂加入含水浆液，形成反应混合物；c.水热液化(HTL)反应混合物，在250℃至400℃温度，70bar至225bar压力，存在惰性气体的条件下，以450rpm至550rpm速度搅拌并加热10至90分钟，获得含有生物原油的产物混合物；d.冷却产物混合物以获得冷却后的混合物；e.从冷却后的混合物分离油，获得生物原油和含有催化剂的残留物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.19 IN 2016210234981.一种从生物质生产生物原油的工艺，该工艺包括：a.制备生物质的含水浆液；b.将预先确定量的至少一种催化剂加入含水浆液，形成反应混合物；c.水热液化(HTL)反应混合物，在250℃至400℃温度，70bar至225bar压力，存在惰性气体的条件下，以450rpm至550rpm速度搅拌并加热10至90分钟，获得含有生物原油的产物混合物；d.冷却产物混合物以获得冷却后的混合物；e.从冷却后的混合物分离油，获得生物原油和含有催化剂的残留物。2.如权利要求1所述的工艺，其中含水浆液中的生物质浓度在5wt％至35wt％之间。3.如权利要求1所述的工艺，其中含水浆液中的生物质浓度在8wt％至16wt％之间。4.如权利要求1所述的工艺，其中含水浆液中的生物质浓度为10wt％。5.如权利要求1所述的工艺，其中工艺还包括还原催化剂并再循环至工艺步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：奇丹巴拉姆·曼达，巴拉克里什南·马德海森，拉梅什·布雅德，阿吉特·萨普雷，
申请(专利权)人：瑞来斯实业公司，
类型：发明
国别省市：印度,IN